dengan inhibitor kerak adalah dengan menginjeksikan bahan-bahan kimia pencegah kerak scale inhibitor ke dalam formasi air Asnawati, 2001.
F. Inhibitor Kerak Scale Inhibitor
Inhibitor kerak pada umumnya merupakan bahan kimia yang digunakan untuk mencegah atau menghentikan terbentuknya kerak bila ditambahkan pada konsentrasi kecil atau konsentrasi
tertentu pada air. Penggunaan bahan kimia ini sangat menarik, karena dengan dosis yang sangat rendah dapat mencukupi untuk mencegah kerak dalam periode yang lama. Prinsip
kerja dari inhibitor kerak scale inhibitor yaitu pembentukan senyawa kompleks chelat antara inhibitor kerak scale inhibitor dengan unsur-unsur pembentuk kerak. Senyawa
kompleks yang terbentuk larut dalam air sehingga menutup kemungkinan pertumbuhan kristal yang besar. Di samping itu dapat mencegah kristal kerak untuk melekat pada
permukaan pipa Halimatuddahliana, 2003; Asnawati, 2001.
Umumnya, terdapat beberapa syarat-syarat yang harus dimiliki senyawa kimia sebagai inhibitor kerak yaitu Al-Deffeeri, 2006 :
1. Inhibitor kerak harus menunjukkan kestabilan termal yang cukup dan efektif untuk mencegah terbentuknya air sadah dari pembentukkan kerak.
2. Inhibitor kerak harus dapat merusak struktur kristal dan padatan tersuspensi lain yang mungkin akan terbentuk.
3. Inhibitor kerak juga harus memiliki tingkat keamanan yang tinggi dalam penggunaanya sehingga tidak menimbulkan efek samping yang berbahaya bagi lingkungan sekitar.
Inhibitor kerak mepunyai dua mekanisme kerja dalam mencegah terbentuknya kerak yaitu Halimatuddahliana, 2003 :
1. Inhibitor kerak dapat mengadsorpsi permukaan kristal kerak pada saat kristal tersebut mulai terbentuk. Inhibitor merupakan molekul besar yang dapat menutupi kristal yang
kecil dan menghalangi pertumbuhan kristal.
2. Dalam banyak hal bahan kimia dapat dengan mudah mencegah menempelnya suatu partikel-partikel pada permukaan padatan.
Pada umumnya inhibitor kerak dibagi atas dua tipe yaitu inhibitor kerak anorganik dan inhibitor kerak organik. Contoh inhibitor kerak yang banyak digunakan adalah polifosfat.
Polifosfat adalah padatan anorganik non kristalin. Senyawa ini dapat mencegah terbentuknya kerak CaCO
3.
Namun, senyawa ini mempunyai kelemahan yaitu merupakan padatan dan bahan kimia ini mudah terhidrolisis dengan cepat pada pH rendah atau pada temperatur
tinggi. Polifosfat terhidrolisis menjadi ortofosfat yang menurunkan kemampuannya untuk mencegah terbentuknya kerak dan menyebabkan terbentuknya kerak kalsium fosfat. Oleh
karena itu, polifosfat hanya efektif jika digunakan pada temperatur rendah Al-Deffeeri, 2006; Asnawati, 2001.
Reaksi hidrolisis polifosfat ditunjukkan pada Gambar 3 berikut ini Gill, 1999 :
Gambar 3. Reaksi hidrolisis polifosfat.
Inhibitor kerak lain yang banyak digunakan adalah asam polikarbosiklik. Asam polikarbosiklik merupakan kristal terdistorsi secara kimia dan dapat mencegah terbentuknya
endapan kerak. Pada umumnya, asam polikarbosiklik diketahui dapat mengontrol pembentukan kerak melalui dua mekanisme, yaitu menghambat pertumbuhan dan merusak
kristal. Namun, penggunaan bahan ini juga tidak efektif karena memerlukan adanya katub blowdown
. Salah satu jenis inhibitor kerak lain adalah fosfonat. Fosfonat merupakan inhibitor yang sangat baik jika dibandingkan dengan pilofosfat dan asam polikarbosiklik.
Tetapi fosfonat masih memiliki kelemahan, karena struktur fosfonat monomer sehingga tidak efektif jika digunakan sebagai dispersing agent Al-Deffeeri, 2006.
Beberapa jenis inhibitor yang telah dijelaskan di atas masing-masing mempunyai kelemahan. Oleh karena itu, pada penelitian ini akan digunakan senyawa 5,11,17,23-
tetradimetilaminometil-4,6,10,12,16,18,22,24-oktahidroksi-2,8,14,20- tetrametilkaliks[4]arena TDMACMKR dan ekstrak gambir sebagai inhibitor pada
pembentukan kerak kalsium karbonat CaCO
3
.
G. Senyawa Sintesis 5,11,17,23-tetradimetilaminometil- 4,6,10,12,16,18,22,24-oktahidroksi-2,8,14,20-tetrametilkaliks[4]arena
TDMACMKR
Senyawa 5,11,17,23-TetraDimetilaminoMetal-4,6,10,12,16,18,22,24-Oktahidroksi- 2,8,14,20-Tetrametilkaliks[4]arena TDMACMKR merupakan senyawa turunan dari
kaliks[4]arena Suharso, 2007. Kaliks[4]arena merupakan senyawa oligomer siklik yang terbentuk dari reaksi kondensasi antara formaldehid dan turunan fenol tersubstitusi para.
Kaliks[4]arena memiliki rongga yang hidrofobik, dan dapat membentuk berbagai jenis kompleks tipe inang-tamu host-guest Ziegler, 2003; Oshita et al., 2001. Kaliksarena
merupakan kelompok senyawa oligomer sintetik yang mengandung cincin aromatis dalam suatu deret siklis yang dihubungkan dengan jembatan metilen Gutsche, 1998, hal ini
didasarkan pada geometri senyawanya yang menyerupai keranjang atau jambangan bunga. Nama kaliks[4]arena diturunkan dari Bahasa Yunani, yaitu calix yang artinya vas atau
jambangan bunga, dan arene yang menunjukkan adanya cincin aromatis dalam susunan makrosiklik tersebut Pramuwati, 2005. Kelompok senyawa ini umumnya stabil, bertitik
lebur tinggi, dan mempunyai kelarutan yang terbatas. Kaliksarena ditemukan pertama kali oleh Zinke dan Ziegler pada tahun 1994 Gutsche, 1998.
Struktur molekul kaliks[4]arena mempunyai geometri molekul yang unik, berbentuk rongga silindris dan tajam seperti mangkuk, dimana sisi rongga yang lebih lebar pada bagian atas
upper rim dan sisi rongga yang lebih sempit pada bagian bawah lower rim sehingga memungkinkan digunakan sebagai inang host untuk kation, anion, maupun molekul netral
guest. Sistem inang-tamu tersebut dapat berlangsung melalui pembentukan kompleks antara kaliks[4]arena sebagai inang host dan suatu molekul atau ion sebagai tamu guest.
Sebagai inang host molekul kaliks[4]arena mempunyai susunan yang unik meliputi gugus benzena, yang menghasilkan interaksi π-π, dan gugus hidroksil yang menghasilkan ikatan
hidrogen Ariga and Kunitake, 2006; Pramuwati, 2005.
Struktur kaliks[4]arena memiliki ukuran rongga 0,8 Å, dilihat dari ukuran diameter rongganya senyawa ini sangat berpotensi untuk dijadikan penjebak kation logam. Selain itu,
adanya gugus fungsional tambahan yang bersifat basa keras diharapkan dapat mempermudah penjebakan kation logam melalui pembentukan kompleks baik kompleks koordinasi maupun
kompleks organologam karena adanya keterlibatan interaksi antara partikel seperti ikatan
hidrogen, gaya Van der Waals, ikatan ionik, ikatan koordinasi, dan lain-lain. Beberapa hal seperti kecocokan bentuk dan ukuran dari bagian-bagian yang berinteraksi merupakan hal
penting yang mempengaruhi kekuatan ikatan. Terbentuknya kompleks organologam antara kaliksarena dengan kation logam dapat terjadi melalui beberapa cara, yaitu: 1 melalui
kompleks antara elektron π satu atau lebih cincin aromatik dengan logam transisi dan 2 melalui koordinasi langsung atom oksigen fenolik dengan logam.
Karakter kompleks yang terbentuk pada kaliksarena dapat berupa kompleks endokaliks atau eksokaliks. Pada kompleks endokaliks, molekul atau ion terjebak berada di dalam molekuk
kaliksarena, sedangkan pada kompleks eksokaliks, molekul atau ion terjebak berada di antara molekul-molekul kaliksarena Gutsche, 1998.
Adapun gambar tiga dimensi C-metil-kaliks[4]resorsinarena CMKR yang menunjukkan sistem inang-tamu dari inhibitor yang ditunjukan pada Gambar 4 adalah sebagai berikut:
Keterangan: Merupakan atom C
Merupakan atom O dan Merupakan atom H
Merupakan logam yang terjebak
Gambar 4. Bentuk tiga dimensi C-metil-kaliks[4]resorsinarena CMKR Anonim, 2011.
Berhubungan dengan kemampuannya sebagai pengompleks yang selektif, telah banyak dilaporkan pemanfaatan kaliksarena antara lain pemanfaatan kaliksarena yang mengandung
gugus metakrilamida sebagai bahan pembuat polimer dan polimer yang dihasilkan kemudian
digunakan sebagai bahan pembuat elektroda membran dan menunjukkan selektifitas yang tinggi terhadap ion natrium Pramuwati, 2005.
Sintesis kaliks[4]arena dapat dilakukan menggunakan katalis asam atau basa. Salah satu bahan awal pembuatan kaliks[4]arena yang menggunakan katalis asam adalah senyawa
turunan benzilalkohol. Gugus benzilalkohol diperlukan untuk membentuk spesies elektrofilik sebagai hasil interaksinya dengan asam. Spesies elektrofilik ini diharapkan mampu bereaksi
dengan cincin benzena melalui reaksi substitusi elektrofilik, sehingga akhirnya dapat membentuk kaliks[4]arena. Bahan dasar lain yang menggunakan katalis asam dapat berupa
resorsinol, senyawa turunan resorsinol, dan senyawa turunan benzilklorida. Tetapi jika digunakan katalis basa, maka bahan dasar untuk membentuk kaliks[4]arena berupa fenol
yang tersubstitusi pada posisi para Sarjono, 1999.
Inhibitor 5,11,17,23-tetradimetilaminometil-4,6,10,12,16,18,22,24-oktahidroksi-2,8,14,20- tetrametilkaliks[4]arena TDMACMKR yang digunakan dalam penelitian ini adalah C-
metil-kaliks[4]resorsinarena CMKR yang disintesis dari resorsinol dengan asetaldehida dan etanol dalam suasana asam. Senyawa C-metil-kaliks[4]resorsiarena CMKR bereaksi
dengan dimetilamina yang dilarutkan dalam etanol dan benzena sehingga membentuk senyawa TDMACMKR Suharso, 2007. Metode ini disebut metode pembuatan
kaliks[4]arena terinduksi asam. Adapun asam yang digunakan yaitu HCl. Sintesis dilakukan berdasarkan metode yang telah dikembangkan oleh Sarjono pada tahun 2007. Gugus
TDMACMKR yang menginhibisi kerak kerak kalsium karbonat yakni gugus amina. Dimana gugus amina ini mudah mengikat molekul air melalui ikatan hidrogen sehingga ion kalsium
mudah terikat pada senyawa TDMACMKR.
Adapun mekanisme reaksi sintesis TDMACMKR ditunjukan pada Gambar 5 Suharso, 2007, yakni :
OH OH
Resorsinol Asetaldehida
H
+
, Etanol
HO
HO HO
OH OH
OH
OH HO
C-metil-kaliks[4]resorsiarena CMKR
Gambar 5. Reaksi sintesis Inhibitor 5,11,17,23-tetradimetilaminometil- 4,6,10,12,16,18,22,24-oktahidroksi-2,8,14,20-tetrametilkaliks[4]arena
TDMACMKR
H. Gambir
